08 Hoja 3 Dinamica Energia 1

PROBLEMAS DE FÍSICA DE LOS PROCESOS BIOLÓGICOS Grupo 12
Curso 2008-09 Hoja 3: Dinámica, rozamiento y energía 21 de octubre de 2007

1. (Examen Septiembre 2005). Se suelta un móvil en reposo desde una altura de 1,0 m sobre una rampa inclinada 45º con respecto a la horizontal. Si el coeficiente de rozamiento dinámico es de 0.80, ¿Con qué velocidad llega al final de la rampa?


2. Unacaja de 800 N descansa sobre un plano inclinado un ángulo de π/6 con la horizontal. Se comprueba que, para evitar que la caja deslice, basta aplicar una fuerza de 200 N paralela al plano. i) ¿Cuál es el coeficiente de rozamiento entre la caja y la superficie? ii) ¿Cuál es la fuerza máxima, paralela al plano, que puede aplicarse a la caja antes de que ésta deslice hacia arriba? (Sol. i) μ = 0,29ii) F = 600 N )

3. Calcular el trabajo que hace una fuerza horizontal para arrastrar un cuerpo de 10 kg de masa a lo largo de 10 metros, con velocidad constante, sobre una superficie con un coeficiente de rozamiento dinámico μ = 0,60. Repetir el cálculo con una fuerza que tira del cuerpo formando un ángulo de 30º con la horizontal (hacia arriba). (g = 10 ms-2 ) [Sol. i) 600 J ii) 450J ]

4. Una bola se impulsa horizontalmente sobre un carril sin rozamiento, con una velocidad inicial v0, desde el punto A de la figura. Calcular el valor mínimo de v0 para que la bola llegue al punto B. ( Sol. 10 m/s)

5. Considérese una masa M que desliza sobre el suelo con un coeficiente de rozamiento dinámico μ. Se arrastra la masa con ayuda de un tirante que forma un ángulo α con lahorizontal tal como muestra la figura. Para el caso de movimiento uniforme, dibujar las fuerzas que actúan sobre la masa m y calcular la fuerza T con la que hay que tirar para mantener el movimiento.
Hacer lo mismo pero para el caso en el que se empuja la masa, en vez de tirar de ella, y demostrar que empujando es preciso siempre hacer más fuerza que tirando. Argumentar cualitativamente la razón deesta diferencia.
Aplicarlo a una masa de 50 kg, un coeficiente de rozamiento μ = 0,70 y un ángulo α =π/6.
[ Sol.: i) ii) → T2 > T1
iv) T1 ≈ 280 N v) T2 ≈ 660 N ]


6. Una partícula experimenta un desplazamiento Δr = (2i-5j) m a lo largo de una línea recta. Durante el desplazamiento actúa sobre la partícula una fuerza constante F = (3i+4j) N. Determinar el trabajorealizado por la fuerza y la componente de la fuerza en la dirección del desplazamiento.
( Sol.: -14 J; -2,6 N )
7. Un pequeño motor mueve un ascensor que eleva una carga de ladrillos de peso 800 N a una altura de 10 m en 20 s. ¿Cuál es la potencia mínima que debe suministrar el motor? (Sol.: 400 W)

8. (Examen de Enero 2005). Se lanza un móvil en sentido ascendente sobre un plano inclinado 45ºcon respecto a la horizontal y con velocidad inicial de 10 m/s. Si el coeficiente de rozamiento dinámico es μ = 0.50, calcular a qué altura h se para el móvil, al recorrer la distancia L sobre el plano. (g = 10 ms-2 )

9. Nuestro cuerpo transforma la energía química interna en trabajo y calor a un ritmo de unos 100 W, lo cual se denomina potencia metabólica. i) ¿Cuánta energía química internautilizamos en 24 h? La energía procede del alimento que comemos y a veces se mide en kilocalorías. ii) ¿Cuántas kilocalorías debemos ingerir diariamente para compensar la mencionada transformación? (Sol. i) 8,6 MJ ii) 2.060 kcal )
10. (Examen Parcial de Diciembre 2005) ¿Cuánto trabajo es preciso realizar para llevar una masa de 1,00 kg desde la superficie terrestre hasta la Luna? Nota:Despréciese la masa y el tamaño de la Luna.
Datos: Masa de la Tierra: 6,0x1024 kg, radio terrestre: 6.370 km, distancia del centro de la Tierra a la Luna: 390.000 km, G = 6.67x10-11 kg-1m3s-2.
11. Consideremos un muelle con una constante de recuperación k = 500 N/m, que sujeta un cuerpo de masa m = 5,0 kg, situado sobre una superficie horizontal sin rozamiento. En el instante inicial se separa...